TiO₂由于其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、無毒無害等優(yōu)點(diǎn),在光催化制氫領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。然而,純TiO₂的光生電子和空穴分離效率低,極大地限制了其更一步的商業(yè)應(yīng)用。研究表明,助劑修飾是提高TiO₂光催化產(chǎn)氫性能的有效策略之一。金屬Ag由于其優(yōu)異的導(dǎo)電性,常作為電子助劑用于快速捕獲和傳輸光生電子,從而提高TiO₂光生載流子的分離效率。但是,對(duì)于光催化產(chǎn)氫體系,金屬Ag具有較低的界面析氫反應(yīng)速率,導(dǎo)致材料的光催化活性較低。為了進(jìn)一步提高金屬Ag的界面析氫速率,本論文以傳統(tǒng)二氧化鈦為主體光催化劑,通過Ag納米粒子的原位硫化法和Ag-Ni一步光誘導(dǎo)還原法對(duì)其表面的金屬Ag進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)控,探究其對(duì)TiO₂光催化產(chǎn)氫性能的影響。具體研究結(jié)果如下:第一,首先通過光誘導(dǎo)還原法將金屬Ag沉積在TiO₂納米顆粒表面,再以Na₂S溶液為硫源,通過原位硫化法在Ag表面生成Ag₂S,制得高效的TiO₂/Ag-Ag₂

【文章來源】：武漢理工大學(xué)湖北省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：70 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

半導(dǎo)體光催化分解水技術(shù)的反應(yīng)機(jī)理[15]

3圖1-1半導(dǎo)體光催化分解水技術(shù)的反應(yīng)機(jī)理[15]同時(shí)，只有吸收能量大于其帶隙寬度的光才能使半導(dǎo)體被激發(fā)[24]。由于紫外光具有比可見光高得多的光子能量，紫外光響應(yīng)的催化劑通過太陽(yáng)能水分解產(chǎn)生的光子能力比可見光產(chǎn)生的要好。然而，紫外光(λ<400nm)僅占太陽(yáng)能總量的5%，而可見光(400≤λ≤800nm)和紅外線(λ>800nm)分別占太陽(yáng)能總量的52%和43%，紫外光的可利用率相對(duì)來說較低。因此，合理地設(shè)計(jì)和制造光催化劑至關(guān)重要，這些光催化劑不僅能有效地捕獲更多的可見光或紅外光，而且能有效地提高其太陽(yáng)能-氫轉(zhuǎn)化效率。圖1-2部分半導(dǎo)體材料的能帶分布圖[23]

5寬度(銳鈦礦gE=3.20eV，對(duì)應(yīng)吸收邊為385nm；金紅石gE=3.02eV，對(duì)應(yīng)吸收邊為410nm)[33]。這使得銳鈦礦TiO2的光吸收范圍比金紅石TiO2小，但具有更高氧化還原驅(qū)動(dòng)力。銳鈦礦還具有比金紅石高得多的表面積，導(dǎo)致其吸附能力增強(qiáng)、活性位點(diǎn)增多。此外，雖然金紅石由于其比銳鈦礦更高的結(jié)晶度而具有更好的電荷載流子遷移率，但后者存在更多的氧空位而讓電荷分離效率提高。因此，銳鈦礦通常顯示出比金紅石高得多的光催化性能。圖1-3TiO2的四種晶型結(jié)構(gòu)：(a)銳鈦礦，(b)金紅石，(c)板鈦礦和(d)TiO2(B)[25]1.2.2二氧化鈦光催化劑的合成方法1.2.2.1溶膠-凝膠法溶膠-凝膠法(Sol-Gel)通常是將金屬(或非金屬)醇鹽前驅(qū)體通過水解形成液態(tài)溶膠，后經(jīng)過溶劑的損失和聚合過程使得溶膠轉(zhuǎn)化為固態(tài)凝膠，最后通過熱處理得到納米尺寸的金屬(或非金屬)氧化物。溶膠顆粒的大小取決于溶液組成、pH和溫度，通過控制這些因素，可以調(diào)整顆粒的大校s)(hydrolysi4ROHTi(OH)O4HTi(OR)424+→+(1-5)WhereR=alkylgroup

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]利用太陽(yáng)能制氫的方法及發(fā)展現(xiàn)狀[J]. 陳宏善,魏花花.  材料導(dǎo)報(bào). 2015(11)
[2]可見光響應(yīng)光解水制氫的半導(dǎo)體光催化劑[J]. 田蒙奎,上官文峰,王世杰,歐陽(yáng)自遠(yuǎn).  化學(xué)進(jìn)展. 2007(05)
[3]熱處理溫度對(duì)鉻摻雜二氧化鈦表面結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的影響[J]. 高碧芬,馬穎,曹亞安,姚建年.  化學(xué)學(xué)報(bào). 2006(13)
[4]Sensitizing　Mechanism　and　Adsorption　Properties　of　Dye-sensitized　TiO2　Thin　Films[J]. 胡智學(xué),戴松元,王孔嘉.  Plasma Science & Technology. 2002(05)
[5]鐵、鉻離子摻雜對(duì)TiO2薄膜光催化活性的影響[J]. 于向陽(yáng),程繼健.  無機(jī)材料學(xué)報(bào). 2001(04)



本文編號(hào)：3002896